(57)【要約】【課題】くびれを有し、且つ、折れにくいニードルを備えたニードルシートを提供する。また、くびれを有するニードルを備えたシートを簡単に製造できるニードルシートの製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、針状凹部１２を有するモールド１０にポリマー溶解液２０を付与する付与工程と、付与工程で付与されたポリマー溶解液２０を乾燥収縮させることによって、針状凹部１２の内部にくびれ形状のニードル２４を形成する乾燥収縮工程と、乾燥収縮工程で形成されたニードル２４を有するシート２２をモールド１０から剥離する剥離工程と、を経てニードルシート２２を製造する。ニードルシート２２は、先端にいくほど先細りとなる先細り形状部２４Ｂと、先細り形状部２４Ｂとシート２２との間に設けられ、曲線状のくびれを有するくびれ形状部２４Ａとから成るニードル２４を備え、くびれ形状部２４Ａは、切替部２４Ｃから根元部２４Ｅまで連続的に変化する。【選択図】図１
2010017214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの一方の面に、先端にいくほど先細りになる先細り形状部と、該先細り形状部と前記シートとの間に設けられ、前記先細り形状部との切替部から前記シート側の根元部にかけて曲線状のくびれを有するくびれ形状部とから成るニードルを備え、
前記くびれ形状部は、前記切替部と前記根元部との間が連続的に変化することを特徴とするニードルシート。
【請求項２】
前記くびれ形状部の最も細い直径が、前記切替部の直径の８０％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１に記載のニードルシート。
【請求項３】
前記ニードルの高さが５０μｍ以上２０００μｍであり、前記切替部の直径が１０〜４００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のニードルシート。
【請求項４】
前記先細り形状部は、先鋭度１０μｍ以下の円錐もしくは角錐であり、且つ、高さ２０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のニードルシート
【請求項５】
針状凹部を有するモールドにポリマー溶解液を付与する付与工程と、
前記付与工程で付与された前記ポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、前記針状凹部の内部にくびれ形状のニードルを形成する乾燥収縮工程と、
前記乾燥収縮工程で形成された前記ニードルを有するシートを前記モールドから剥離する剥離工程と、
を備えたことを特徴とするニードルシートの製造方法。
【請求項６】
前記モールドはシリコンを含むことを特徴とする請求項５に記載のニードルシートの製造方法。
【請求項７】
前記付与工程は、前記針状凹部の形状に応じて前記ポリマー溶解液の膜厚を調節することを特徴とする請求項５または６に記載のニードルシートの製造方法。
【請求項８】
前記ポリマー溶解液は薬剤を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１に記載のニードルシートの製造方法。
【請求項９】
前記ポリマー溶解液は生分解性材料のポリマーを含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１に記載のニードルシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニードルシート及びその製造方法に係り、特に医療技術分野で経皮吸収システムとして使用される高アスペクト比構造のニードルを有するニードルシート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高アスペクト比構造が表面に形成された機能性膜が様々な分野で応用されている。例えば、医療技術分野では、高アスペクト比構造を有する機能性膜を用いることで、患者の皮膚表面又は皮膚角質層を介して、薬剤を患者に効率的に投与する経皮吸収システムが注目を集めている。
【０００３】
経皮吸収システム用の高アスペクト比構造としては、ニードル形状、先端ナイフ形状、矢じり形状などの様々な外形を有するシートが提案されている。これらのシートは従来、射出成形によって製造されている（たとえば特許文献１参照）。しかし、高アスペクト比構造の中に薬剤を混練する場合には、その劣化を防止する観点から、低温成形可能なキャスト成形で製造される。特に先端まで欠陥のない高アスペクト比構造のシートを作るには、構造を反転させた型（モールド）にキャスト材料を塗布して型内に充填させ、乾燥剥離するキャストインプリントが好ましい（特許文献２参照）。
【０００４】
ところで、近年では、様々な用途に適した形状の高アスペクト比構造が望まれている。たとえば、高アスペクト比構造が皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止するため、中間部にくびれを有するくびれ形状のニードルが望まれている。
【特許文献１】特開２００３−２３８３４７号公報
【特許文献２】特開２００８−６１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、くびれ形状のニードルを備えたシートは、製造することが非常に難しく、特にニードルが三次元的に配列されたシートの製造は困難である。これを具体的に説明すると、くびれ形状のニードルを有するシートを射出成形によって製造する場合には、くびれ形状を反転させた型が必要になるが、この型内に成形したニードルが型から抜けなくなるという問題が発生する。このため、くびれ形状のニードルを有するシートを製造する場合には、くびれ形状のニードルのみを予め製造し、これをシートに配列する必要があり、生産性が悪いという問題があった。
【０００６】
また、くびれ形状のニードルは、皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止できる反面、ニードルが折れやすいという問題もあった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、くびれを有し、且つ、折れにくいニードルを備えたニードルシートを提供することを目的とする。また、本発明は、くびれを有するニードルを備えたシートを簡単に製造することができるニードルシートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、シートの一方の面に、先端にいくほど先細りになる先細り形状部と、該先細り形状部と前記シートとの間に設けられ、前記先細り形状部との切替部から前記シート側の根元部にかけて曲線状のくびれを有するくびれ形状部とから成るニードルを備え、前記くびれ形状部は、前記切替部と前記根元部との間が連続的に変化することを特徴とするニードルシートを提供する。
【０００９】
本発明のニードルシートによれば、ニードルのくびれ形状部は、切替部から根元部まで連続的に変化しており、なだらかな曲線状になっている。このような形状のニードルは、皮膚等に刺した際に抜けにくく、且つ、折れにくい。したがって、本発明のニードルシートは皮膚等に貼付した際、ニードルを残して剥がれたりずれたりすることを防止できる。ここで、切替部とは、先端側の先細り形状部と、根元側のくびれ形状部とが切り替わる境界の部分を意味する。また、根元部とは、ニードル（くびれ形状部）がシートに接続される基底部分を意味する。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記くびれ形状部の最も細い直径が、前記切替部の直径の８０％以上９９％以下であることを特徴とする。くびれ形状部の最も細い直径が切替部の直径の８０％以上なので、ニードルがくびれ形状部で折れることを防止することができる。また、くびれ形状部の最も細い直径が切替部の直径の９９％以下なので、ニードルが皮膚から抜けにくくなる。なお、くびれ形状部の最も細い直径は、切替部の直径部の８２％以上９８％以下がより好ましく、８８％以上９６％以下がより好ましい。
【００１１】
請求項３の発明は請求項１または２の発明において、前記ニードルの高さが５０μｍ以上２０００μｍであり、前記切替部の直径が１０〜４００μｍであることを特徴とする。本発明のように、ニードルの高さと切替部の直径を設定することによって、ニードルを皮膚に刺しやすくなる。
【００１２】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか１の発明において、前記先細り形状部は、先鋭度１０μｍ以下の円錐もしくは角錐であり、且つ、高さ２０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。本発明のようにニードルの先細り形状部の形状を設定することによって、ニードルを皮膚により刺しやすくなる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、針状凹部を有するモールドにポリマー溶解液を付与する付与工程と、前記付与工程で付与された前記ポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、前記針状凹部の内部にくびれ形状のニードルを形成する乾燥収縮工程と、前記乾燥収縮工程で形成された前記ニードルを有するシートを前記モールドから剥離する剥離工程と、を経てニードルシートを製造することを特徴とするニードルシートの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の発明者は、モールドの針状凹部に付与したポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、針状凹部の内部にくびれ形状のニードルが形成されるという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、モールドの針状凹部にポリマー溶解液を付与して乾燥収縮させることで、曲線状のくびれ形状を有するニードルシートを簡単且つ高精度に製造することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は請求項５の発明において、前記モールドはシリコンを含むことを特徴とする。本発明によれば、剥離性が良好なシリコンの特性により、剥離工程でシートを損傷せずにモールドから剥離することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は請求項５又は６の発明において、前記付与工程は、前記針状凹部の形状に応じて前記ポリマー溶解液の膜厚を調節することを特徴とする。本発明によれば、針状凹部の形状に応じてポリマー溶解液の膜厚を調節することにより、曲線状のくびれ形状を有するニードルを確実に形成することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は請求項５〜７の発明において、前記ポリマー溶解液は薬剤を含むことを特徴とする。本発明によれば、経皮吸収システムとして薬剤を含有したニードルシートを作製することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は請求項５〜８の発明において、前記ポリマー溶解液は生分解性材料のポリマーを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、皮膚等に貼付した際、ニードルを残して剥がれたりずれたりしにくい曲線状のくびれを有するニードルシートを、簡単且つ高精度に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。まず本発明の一実施形態に係るニードルシートの製造方法に説明する。
【００２１】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本実施の形態のニードルシートの製造過程を示している。図１（ａ）は付与工程前の状態を示しており、図１（ｂ）は付与工程の状態を示しており、図１（ｃ）は乾燥収縮工程の状態を示しており、図１（ｄ）は剥離工程の状態を示している。
【００２２】
ニードルシートを製造する際、まず、図１（ａ）に示すようなモールド１０を準備する。モールド１０の上面には、高アスペクト比の針状凹部２４が設けられており、この針状凹部２４は、一定径の円柱状に形成された円柱部１２Ａと、その深部に設けられて径が徐々に小さくなる円錐部１２Ｂとで形成される。なお、針状凹部２４の形状はこれに限定されるものではなく、たとえば、円柱部１２Ａの代わりに角柱状の角柱部を設け、円錐部１２Ｂの代わりに角錐状の角錐部を設けてもよい。また、針状凹部２４の大きさ（内径や深さ）は、製造するニードルシート２２のニードル２４の形状に応じて設定され、たとえば、針状凹部２４の内径φ０がニードル２４の最大外径φ１に対して１００〜５００％になるように設定される。
【００２３】
針状凹部２４の配置は、製造するニードルシート２２のニードル２４の配置に応じて設定され、たとえば、二次元的または三次元的に配置される。この針状凹部２４の配置は特に限定されるものではなく、直線状、格子状、千鳥状など様々な態様が可能である。また、針状凹部２４は全てを同じ形状にすることが好ましいが、これに限定するものではなく、形状の異なる複数の針状凹部２４を設けてよい。
【００２４】
上述した構成のモールド１０は様々な方法により製造することができる。たとえば、ＮｉやＣｕ等の金属板をドリル等で機械加工することによってモールド１０を製造することができる。また、後述するように原盤を制作し、これを反転させてモールド１０を製作したり、反転を繰り返してモールド１０を製作したり、反転により製造したものを複数並べて接着または溶着することによってモールド１０としたりしてもよい。なお、樹脂による型取りでモールド１０を製造する場合には、シリコンゴム等による多孔質素材を使用することが好ましい。シリコンゴムによる多孔質素材を用いた場合には、図１（ｄ）の剥離工程において、シリコンの高い剥離性と、多孔質材による通気性とによって、ニードル２４が針状凹部１２の表面から剥離しやすくなり、剥離時の損傷を防止することができる。
【００２５】
上述した構成のモールド１０には、まず、図１（ｂ）に示すように、ポリマー溶解液２０が付与される。ポリマー溶解液２０の付与方法は特に限定するものではなく、バー塗布、スピン塗布、スプレー塗布、ディスペンサを用いた滴下などの方法が挙げられる。中でも、ディスペンサを用いてポリマー溶解液２０を滴下する態様は、ポリマー溶解液２０の粘度を問わず、高精度に滴下量を制御できるため好ましい。
【００２６】
ポリマー溶解液２０としては、水・アルコール・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの溶媒にポリマーを分散させた溶液が使用され、固形分濃度が５〜５０％になるように希釈することが好ましく、その際の溶液の粘度としては、５Ｐａ・ｓ以下が好ましく、２Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。なお、ポリマー溶解液２０は、溶媒及びポリマー以外にも、種々の添加剤を含んでもよく、例えば、患者に投与すべき薬剤を添加してもよい。
【００２７】
ポリマー溶解液２０のポリマーは、生体内で分解されやすい材料（生分解性材料）であるとともに、生体適合性を有する材料（生体適合材料）であることが好ましい。例えば、グルコース、マルトース、プルランなどの糖類や、蛋白質、ゼラチン、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することができる。中でも、プルラン及びゼラチンは、５０℃以下の低温でのキャスト成形が可能な材料であり、ポリマー溶解液２０に薬剤を添加する場合に、ポリマーシート成形時の薬剤の熱劣化を防止できる点で好ましい。
【００２８】
図１（ｂ）の付与工程では、モールド１０の表面に形成される膜厚ｔ１を制御する。この膜厚ｔ１は、後述するように針状凹部１２の形状、大きさと、ポリマー溶解液２０の濃度とによって決定される。
【００２９】
付与工程の後、図１（ｃ）に示すように乾燥収縮工程が行われる。乾燥収縮工程は、図１（ｂ）のポリマー溶解液２０を乾燥させることによって、針状凹部１２の内部でポリマー溶解液２０を収縮させる工程である。ポリマー溶解液２０を乾燥させる方法は、ポリマー溶解液２０の溶媒を揮発させる工程であればよく、その方法は特に限定するものではないが、たとえば加熱、送風、減圧等の方法が用いられる。
【００３０】
ポリマー溶解液２０を乾燥させることによって、針状凹部１２の内部では、ポリマー溶解液２０が針状凹部１２の表面から剥離され、その中心軸側に収縮される。その結果、後述する曲線状のくびれを有するニードル２４が形成される。
【００３１】
この乾燥収縮工程により、モールド１０上には、曲線状のくびれを有するニードル２４を備えたニードルシート２２が形成される。このニードルシート２２は、図１（ｄ）に示すように、剥離工程において、モールド１０から剥離される。ニードルシート２２の剥離方法は、特に限定するものではなく、様々な方法が可能である。たとえば片面に接着層を有するシートをニードルシート２２の裏面（図１（ｄ）の上面）に付着させてニードルシート２２ごと剥離する方法や、ニードルシート２２の裏面に吸盤を吸着させて剥離する方法などを採用することができる。
【００３２】
上述した製造方法によって、図２に示すような曲線状のくびれを有するニードル２４を備えたニードルシート２２を製造することができる。図２は、ニードル２４の断面を示している。
【００３３】
同図に示すように、ニードル２４は、先端にいくほど先細りになる先細り形状部２４Ｂと、その先細り形状部２４Ｂとニードルシート２２との間に設けられて曲線状のくびれを有するくびれ形状部２４Ａとで構成される。先細り形状部２４Ｂは略円錐状に形成されており、先端側になるほど径が小さく、逆に基端側になるほど径が大きく形成される。したがって、先細り形状部２４Ｂとくびれ形状部２４Ａとの境界部分（以下、切替部２４Ｃという）では、直径が大きくなっている。切替部２４Ｃの直径をφ１とする。
【００３４】
くびれ形状部２４Ａは、切替部２４Ｃから根元部２４Ｅ（すなわち、ニードルシート２２に接続される基底部）まで連続して径が変化しており、切替部２４Ｃと根元部２４Ｅの略中間位置で最もくびれた形状になっている。すなわち、くびれ形状部２４Ａは、中間位置に近づくほど縮径されており、且つ、その中間位置に近づくほど径の変化が小さくなり、緩やかな曲線のくびれ形状になっている。以下、最もくびれた部分を、最細径部２４Ｄとし、その直径をφ２とする。
【００３５】
ニードル２４の好ましい形状の一例としては、高さｈが５０〜２０００μｍであり、切替部２４Ｃの径φ１が１０〜４００μｍである。また、先細り形状部２４Ｂは、先鋭度１０μｍ以下の円錐もしくは角錐が好ましい。ニードル２４をこのような形状にすることによって、ニードル２４を皮膚に刺しやすくなる。
【００３６】
一方、くびれ形状部２４Ａは、緩やかな曲線状のくびれが形成されることが好ましく、最細径部２４Ｄの径φ２が切替部２４Ｃの径φ１の８０％以上９９％以下であることが好ましい。径φ２をφ１の８０％以上とすることによって、ニードル２４が折れにくくなる。また、径φ２をφ１の９９％以下とすることによって、皮膚等に刺したニードル２４が抜けにくくなる。
【００３７】
以上のような形状のニードル２４を形成するには、前述した付与工程において、モールド１０の針状凹部１２の形状（直径φ０、深さｈ）と、ポリマー溶解液の物性とに応じて、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１を適切な値に設定することが好ましい。例えば、針状凹部１２の直径φ０が２００μｍ〜４００μｍ、深さｈ０が１０００μｍ〜２０００μｍであり、ポリマー溶解液の濃度が５〜２０％の場合、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１は、１５０μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上がより好ましい。なお、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１の代わりに、ポリマー溶解液２０の濃度を調節したり、膜厚ｔ１と濃度の両方を調節したりしてもよい。これにより、くびれ形状部２４Ａを有するニードル２４を備えたニードルシート２２を製造することができる。
【００３８】
このように製造されたニードルシート２２は、患者に貼付した際、ニードル２４が患者の皮膚表面又は皮膚角質層に入り込むので、薬剤を経皮的に吸収させることができ、薬剤を患者に効率良く投与することができる。さらに、本実施の形態では、ニードル２４にくびれ形状部２４Ａが形成されているので、くびれ形状部２４Ａが皮膚にひっかかり、ニードル２４が皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止できる。したがって、本実施の形態では、貼付後のニードルシート２２が患者から不用意に脱落することを防止できる。
【００３９】
さらに、本実施の形態では、ニードル２４のくびれ形状部２４が緩やかな曲線状にくびれているので、くびれ形状部２２Ａが不用意に折れることを防止できる。したがって、皮膚に差し込まれたニードル２２が折れることを防止できるので、貼付後にニードルシート２２が脱落したりずれたりすることを防止できる。
【００４０】
なお、上述したニードル２４は、ニードルシート２２の一方の面に少なくとも一本あればよいが、複数本設けることが好ましい。その場合には、複数本のニードル２４を二次元的に配列してもよいし、三次元的に配列してもよい。ニードル２４を三次元に配列した場合には、本発明の方法以外で製造することが困難であり、本発明の効果が顕著になる。
【００４１】
また、ニードル２４の形状は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば円柱や角柱などの柱形状、柱形状と錐形状とを組み合わせた形状（「錐柱形状」または「鉛筆形状」という）、これらに準ずる形状であってもよい。錐柱形状として、例えば、三角柱と三角錐を組み合わせた三角錐柱形状や、四角柱と四角錐を組み合わせた四角錐柱形状に代表される多角錐柱形状、円柱と円錐を組み合わせた円錐柱形状等が挙げられる。いずれの形状の場合にも、柱形状の部分にくびれを有することが重要である。また、ニードル２４は、アスペクト比が１以上である高アスペクト比構造であることが好ましい。ここで、アスペクト比とは、ニードルの高さｈと幅（直径）φ１により、ｈ／φ１で定義される。
【００４２】
さらに上述した実施形態は、モールド１０の針状凹部１２を円柱部１２Ａと円錐部１２Ｂとから成る形状としたが、針状凹部１２の形状はこれに限定するものではなく、様々な形状が可能である。たとえば、図８（ａ）に示す針状凹部３０は、鼓状に形成された鼓状部３０Ａと、その深部に設けられた円錐部３０Ｂとで形成される。鼓状部３０Ａは、くびれの反転形状であり、側面の中央部が一周にわたって膨出している。この針状凹部３０で製造されたニードル２４は、最細径部２４Ｄの径φ２が小さくなるので、くびれ度合い（φ１／φ２）が大きくなり、皮膚から抜けにくくなる。
【００４３】
また、図８（ｂ）に示す針状凹部３２は、上面側になるほど径が小さくなる円錐部３２Ａと、その深部に設けられて下方になるほど径が小さくなる円錐部３２Ｂとで形成される。この針状凹部３２で形成されたニードル２４は、切替部２４Ｃの径φ１が大きくなるので、くびれ度合い（φ１／φ２）が大きくなり、皮膚から抜けにくくなる。
【００４４】
なお、上述した実施形態は、全てのニードル２４を同じ形状に形成したが、これに限定するものではなく、一枚のニードルシート２２に形状の異なるニードル２４を形成してもよい。たとえば、図３に示すニードルシート２８は、その中央部に中空状のニードル２６が形成され、中空状のニードル２６を囲むようにくびれ形状のニードル２４が形成される。このように構成されたニードルシート２８は、外側に設けたくびれ形状のニードル２４によってニードルシート２８の脱落防止の効果が得られ、さらに、中央側に設けた中空状のニードル２６によって薬剤の投与効率を高めることが可能となる。
【００４５】
なお、中空状のニードル２６は、ポリマー溶解液がモールド１０の凹部壁面に密着した状態を維持しながら、ポリマー溶解液を乾燥収縮させることで形成でき、乾燥収縮したニードル２６はモールド１０の表面に沿った形状を有している。中空状のニードル２６は、その内部の中空率が５０〜９０％であることが好ましく、これによって、ニードル２６の強度を維持しつつ十分な中空体積を確保することができる。また、中空状のニードル２６の内部に薬剤等を充填し、裏面に別のシートを貼付してもよく、これによって、ニードル２６そのものに含まれる薬剤と、ニードル２６の中空部に含まれる薬剤とで、薬剤を二段階に投与することができる。
【００４６】
次に、上述したモールド１０の作製方法の一例について説明する。図４は樹脂型取りによるモールド作製方法を示す図である。この方法では、図４に示す原版４０に樹脂溶液を注型して固化した後に、原版４０から剥離して、モールド１０を作製する。モールド１０の作製に用いる原版４０は、金属材料を機械加工することで作製してもよいし、電子ビームリソグラフィ及びエッチングにより、石英、ガラス、シリコン等の無機材料を微細加工することで作製してもよい。耐久性の高い材料を用いて原版４０を作製すれば、一個の原版４０を繰り返し使用して、モールド１０の作製を反復することも可能である。
【００４７】
上述の方法で作製されるモールド１０は単独で使用してもよいし、複数のモールド１０を並べて使用してもよい。図５は複数のモールドを含む大面積モールドを示す図である。
【００４８】
図５に示す大面積モールド１００は、複数のモールド１０が接着剤層４２を介して基板４４に固定された構成を有する。大面積モールド１００を用いてポリマーシート２２を製造すれば、生産効率が大幅に向上する。
【００４９】
以上、ニードルシート２２の製造方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。
【００５０】
たとえば、モールド１０にポリマー溶解液２０を付与した後、ポリマー溶解液２０を乾燥収縮させる前に、ポリマー溶解液２０の針状凹部１２への充填を促進させる工程を設けてもよい。促進させる方法としては、ポリマー溶解液２０をモールド１０に注型した後にポリマー溶解液２０を加圧する方法や、ポリマー溶解液２０を減圧下でモールド１０に注型した後に大気圧に戻す方法などが挙げられる。
【００５１】
図６はポリマー溶解液の針状凹部への充填を促進する加圧充填装置を示す図である。図６に示す加圧充填装置５０は、流入口５８及び排出口６０を備える耐圧容器５２と、耐圧容器５２の内部に設けられた台座５４と、耐圧容器５２に加圧流体を送り込むコンプレッサー５６とを備える。以下、加圧充填装置５０の動作について説明する。
【００５２】
ポリマー溶解液２０を注型したモールド１０が台座５４に載置された状態で、コンプレッサー５６により、流入口５８を介して耐圧容器５２に加圧流体を送り込む。コンプレッサー５６による加圧は、例えば、圧力が０．０１〜５ＭＰａの範囲で、加圧時間が５ｓｅｃ〜５０００ｓｅｃの条件で行われる。なお、ポリマー溶解液２０の注型は、耐圧容器５２の中で行ってもよい。
【００５３】
加圧流体は、気体又は液体を用いることができる。加圧流体として使用可能な気体には、空気を挙げることができるが、ポリマー溶解液２０への加圧流体の溶解を防止する観点から、ポリマー溶解液２０に対する溶解率が低い気体を選択することが好ましい。例えば、ポリマー溶解液２０の溶媒が水の場合は、加圧流体として窒素ガスを用いることが好ましい。
【００５４】
ポリマー溶解液２０の揮発による粘度上昇を防止する観点から、ポリマー溶解液２０の溶媒と同種の液体を耐圧容器５２の内部に予め溜めておき、耐圧容器５２の内部が当該液体の蒸気で飽和した状態にすることが好ましい。
【００５５】
このようにして、ポリマー溶解液２０の針状凹部２４への充填を促進することによって、ポリマー溶解液２０が凹部壁面１４に密着した状態を積極的に作り出すことができ、中空針状凸部２４の形成が容易になる。
【実施例】
【００５６】
＜実施例＞
［実施例１］
＜モールドの作製＞
まず、φ４００μｍの針金状金属を用い、その先端１０００μｍの部分を先端曲率半径５μｍの円錐形状に研削加工した。そして、４０ｍｍ×４０ｍｍの平滑なＣｕ板の中央部に穴をあけた後、先端加工した針金状金属の先端を穴から２０００μｍ突出させ、ピッチ１０００μｍにて５×５本で三次元に配列させて固定し、原盤とした。この原盤を用いることより、シリコンゴム（信越シリコーン型取り用RTVゴム）にて反転した転写品を作製し、中央部に５×５配列孔を含む４０ｍｍの平面部外を切り落とし、厚みを５ｍｍとしたものを型として用いた。
【００５７】
＜ポリマー溶解液の調製＞
ゼラチン（新田ゼラチン732）を水で溶解し、２０％の水溶液に調液した。これを４０℃で攪拌し、同温度で保温した。その時の粘度は約３００ｍＰａ・ｓであった。
【００５８】
＜モールドへのポリマー溶解液層形成＞
サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが３ｍｍのシリコンシート（信越ファインテック株式会社製、シンエツシリコシートＢＡグレード）の中央部分に、３０ｍｍ×３０ｍｍの開口部を設けた。モールドの円錐柱状孔パターン部がシリコンシートの開口部から露出するように位置合わせした状態で、シリコンシートをモールドに積層・接着した。この後、ディスペンサを用いて、シリコンシートが接着されたモールド（シリコンシートの開口部）に、ポリマー溶解液を２．５ｍｌ滴下した。
【００５９】
＜加圧充填装置＞
内径１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアクリルパイプに、肉厚１ｍｍのアクリル底板を溶接して、上部の開口部にはＯ-リング用の溝が刻まれたアクリルフランジを取り付けた。この後、フランジにボルトで固定可能な蓋を取り付けて、耐圧容器を作製した。
【００６０】
蓋に２つの貫通口（流入口及び排出口）を設けて、流入口をコンプレッサーと接続し、排出口に弁を設けた。流入口とコンプレッサーとの間には、圧力計を配置した。
【００６１】
高さ５０ｍｍの脚に支持される、直径が１００ｍｍのアクリル製ステージを、耐圧容器の内部に設置した。さらに、耐圧容器全体を加熱ジャケットで覆った。
【００６２】
＜ポリマー溶解液の充填＞
ポリマー溶解液の溶媒である水の揮発を防止するため、耐圧容器内の底部に、高さ４０ｍｍまで温水を溜めた。ポリマー溶解液を注型したモールドを、耐圧容器内のステージ上に載置して、フランジと蓋の間にＯ-リングを挟み、耐圧容器をボルトで密封した。加熱ジャケットにより耐圧容器の内部を４０℃まで加熱した後、コンプレッサーから耐圧容器内に圧縮空気を注入した。これにより、耐圧容器内の圧力を、０．５ＭＰａで、５分間保持した。
【００６３】
＜乾燥工程＞
モールドを耐圧容器から取り出し、オーブンに投入して、５０℃、１２時間の乾燥処理を行った。乾燥処理により、ポリマー溶解液が固化して、ニードルシートが得られた。
【００６４】
＜剥離工程＞
モールドに積層・接着したシリコンシートを取り外した後、ニードルシートの裏面に粘着テープを貼りつけて、当該粘着テープごとモールドから剥離した。
【００６５】
＜成形品＞
型と接していた面のポリマー層には、切替部から先端にいくにしたがって先細りとなり、切替部と根元部の間には曲線状のくびれを有する、錐体構造が形成できた。
【００６６】
［実施例２］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が２５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８５％であった。
【００６７】
［実施例３］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が１０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで２．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が２５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８８％であった。
【００６８】
[実施例４］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．２ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１７０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８２％であった。
【００６９】
［比較例１］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．０ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は１００％であり、くびれが存在しなかった。
【００７０】
［比較例２］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が１０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１００±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は１００％であり、くびれが存在しなかった。
【００７１】
[実施例及び比較例の比較検討]
得られたニードルシートについて評価を行った。その結果を［表１］に示す。
【００７２】
【表１】
2010017214.tif 000003
【００７３】
この表１から分かるように、ゼラチン濃度及びポリマー溶解液の滴下量に応じて、ポリマーシートの膜厚が変化している。そして、ポリマーシートの膜厚が２５０±２０μｍ（実施例１）又は３００±２０μｍ（実施例２，３）の場合は、くびれニードルを形成可能である一方で、ポリマーシートの膜厚が１５０±２０μｍまたは１００±２０μの場合は、くびれニードルを形成できないことが分かる。また、濃度と膜厚によって最細径部２４Ｄの径φ２が切替部２４Ｃの径φ１の８０〜９９％で変化することがわかる。
【００７４】
[くびれ形状のニードルの形成条件]
くびれ形状のニードルが形成される条件を求めた。実施例１の方法で、ゼラチン濃度がそれぞれ、５重量％、１０重量％、１５重量％及び２０重量％の４種類のポリマー溶解液を調製して、種々の滴下量でモールドに注型した。モールドは、実施例１と同様に、先細り形状部が底面直径４００μｍ、高さ１０００μの円錐であり、根元部が直径４００μｍ、高さ１０００μｍの円柱である円錐柱状凹部パターンが形成されたものを用いた。
【００７５】
作製されたポリマーシートの膜厚（基底膜厚）と、ニードルの幅（くびれ形状の場合は最大部の幅）を測定した。その結果を図７に示す。図７は基底膜厚とニードル幅との関係を示している。同図において「非中空」はくびれ形状のニードル２４を意味し、「中空」はくびれがなく内部が中空となっているニードル２６を意味する。
【００７６】
図７から分かるように、基底膜厚が所定値（約１７０μｍ）より小さい場合は、ニードル幅が円錐柱状凹部の幅（４００μｍ）と略同一であることから、中空のニードルが形成されていることが分かる。一方で、基底膜厚が所定値（約１７０μｍ）より大きい場合は、ニードル幅が円錐柱状凹部の幅よりも小さいことから、収縮によってくびれ形状のニードルが形成されていることが分かる。なお、基底膜厚が１７０μｍ近傍の場合は、中空のニードルとくびれ形状のニードルが混在した。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施形態のニードルシートが製造されるまでの様子を示す図
【図２】本実施形態のニードルシートのニードルを示す断面図
【図３】二種類のニードルを備えたニードルシートの断面図
【図４】モールド作製方法を説明する説明図
【図５】複数のモールドを含む大面積モールドを示す図
【図６】ポリマー溶解液を針状凹部に加圧充填する加圧充填装置を示す図
【図７】基底膜厚とニードル幅との関係を示す図
【図８】別形状の針状凹部を説明する図
【符号の説明】
【００７８】
１０…モールド、１２…針状凹部、２０…ポリマー溶解液、２２…ニードルシート、２４…ニードル、２６…ニードル、２８…ニードルシート、４０…原版、４２…接着剤層、４４…基板、１００…大面積モールド
【図１】
2010017214.tif 000004
【図２】
2010017214.tif 000005
【図３】
2010017214.tif 000006
【図４】
2010017214.tif 000007
【図５】
2010017214.tif 000008
【図６】
2010017214.tif 000009
【図７】
2010017214.tif 000010
【図８】
2010017214.tif 000011